Электролитические преобразователи

Принцип действия электролитических преобразователей основан на зависимости электрического сопротивления (проводимости) раствора электролита от его концентрации. Такие преобразователи применяются для измерения концентрации растворов. В растворах электролитов часть молекул диссоциирует на положительные и отрицательные ионы, которые называются соответственно катионами и анионами. Это придает растворам способность проводить электрический ток.

Исследования показывают, что в определенном диапазоне изменения концентрации зависимость удельной электрической проводимости от концентрации растворенного вещества однозначна [14].

В лабораторных условиях преобразователь для измерения концентрации представляет собой сосуд с двумя электродами и носит название «электролитическая ячейка». Для промышленных непрерывных измерений преобразователи выполняются проточными, причем часто используется конструкция, в которой роль одного из электродов играют стенки металлического сосуда.

Размеры, форма сосуда и электродов выбираются с учетом диапазона изменения электрической проводимости (сопротивления) ячейки при изменении концентрации раствора и с учетом расхода раствора. Выбор материала сосуда и электродов зависит от природы электролита.

Электрическая проводимость раствора зависит от температуры в первом приближении в соответствии со следующей зависимостью: 

,

где  – электрическая проводимость при начальной температуре; β – температурный коэффициент электрической проводимости (для растворов солей, кислот и оснований  К^–1); t – температура раствора.

Задача компенсации температурной погрешности решается в этом случае стабилизацией температуры раствора с помощью холодильника (нагревателя) или применением схемы температурной компенсации (медный терморезистор, включенный последовательно с преобразователем и помещенный в зону, имеющую температуру исследуемого раствора). Температурная компенсация в последнем случае основывается на том, что температурные коэффициенты меди и раствора имеют противоположные знаки. Для выравнивания температурных коэффициентов медного резистора и раствора параллельно электродам ИП включается резистор из манганина [3].

Так как при прохождении постоянного тока через преобразователь происходит электролиз раствора, искажающий результаты измерения, то проводимость (сопротивление) раствора обычно измеряют на переменном токе (700…1000 Гц) с помощью мостовых схем.

Электрохимические средства измерений, использующие электролитические преобразователи, называются кондуктометрами [4].